La capacità di scambio cationico (CSC) è un parametro fondamentale della chimica del suolo e nella gestione della sua fertilità, in particolare della sua capacità di alimentare adeguatamente le colture, evitando sia carenze di elementi nutritivi, sia disponibilità eccessive e inefficienze (perdite) nel loro utilizzo.
Ma, come sempre, andiamo per gradi.
Per soluzione circolante del suolo si intende la fase liquida formata dall’acqua e dalle sostanze in essa disciolte. Da essa le piante assorbono la quasi totalità degli elementi nutritivi, in quantità e proporzioni che dipendono dal complesso gioco di equilibri che la legano alla fase solida.
La composizione e la concentrazione sono due caratteristiche importanti della soluzione circolante in quanto:
Diversi fattori sono in grado di modificare la composizione della soluzione circolante:
Le oscillazioni nella composizione della soluzione circolante, potenzialmente molto intense a causa dell’elevato numero di fattori influenti, sono rese meno ampie dagli equilibri che si instaurano tra fase liquida e fase solida del suolo, in virtù di una caratteristica importante della fase solida, ovvero la Capacità di Scambio Ionico.
Tanto i cationi (come Mg2+, Ca2+, K+ etc.) quanto gli anioni (PO43-, SO42-, etc.) tendono a ristabilire qualsiasi alterazione dell’equilibrio fra le due fasi attraverso i processi di adsorbimento (passaggio dalla fase liquida alla fase solida) e desorbimento (passaggio dalla fase solida alla fase liquida).
La capacità del terreno di fissare determinati ioni prende il nome di potere adsorbente e rappresenta una proprietà estremamente importante sia per garantire la corretta disponibilità di nutrienti alle colture, sia per evitare perdite di elementi non utilizzati (evaporazione, lisciviazione, erosione), con gli impatti negativi che ne conseguono in termini ambientali.
In questo approfondimento spieghiamo come oggi, in considerazione della diffusa carenza di sostanza organica nei terreni agrari, il fattore limitante citato dalla legge del minimo non vada individuato in un elemento minerale, ma sia proprio la sostanza organica.
La capacità di scambio cationico del suolo (CSC) è la quantità totale di ioni carichi positivamente (o cationi, come Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺…) che il complesso colloidale può trattenere per unità di massa di suolo secco, espressa in cmol(+)/kg o meq/100g (unità di misura equivalenti).
Questa capacità deriva dalle cariche negative fisse e variabili presenti sulle superfici dei colloidi minerali (argille) e organici (humus), che attraggono e legano elettrostaticamente gli ioni positivi attraverso uno scambio ionico reversibile.
Nei suoli agrari, valori di CSC tra 15-50 cmol(+)/kg sono tipici di terreni argillosi, ricchi di colloidi attivi, mentre nei suoli sabbiosi il valore scende al di sotto di 10. Tuttavia, la quantità di sostanza organica presente può far variare notevolmente questi valori basati esclusivamente sulla granulometria.
Classificazione della CSC per i terreni coltivati
(Fonte: Luigi Giardini, “Agronomia generale, ambientale e aziendale”)
I fenomeni di adsorbimento anionico nel suolo riguardano principalmente gli ioni contenenti Fosforo (PO43-, HPO42-, H2PO4–) e coinvolgono principalmente la matrice organica del suolo e gli idrossidi di Ferro e Alluminio, dando origine a una Capacità di Scambio Anionico.
Da notare è che l’anione nitrato NO3– sfugge al potere adsorbente del terreno e assume quindi caratteristiche peculiari da tenere sempre presenti nella scelta dei concimi azotati e che è anche all’origine della cosiddetta Direttiva Nitrati.
La Capacità di Scambio Cationica di un suolo è influenzata principalmente dal contenuto in colloidi e dalla tipologia di questi ultimi: argille e sostanza umiche.
In presenza di argille, la CSC del suolo varia in funzione della tipologia (molto più elevata nella montmorillonite e vermiculite che nella caolinite), del tipo di catione scambiabile (ad esempio il Ca2+ è più tenacemente adsorbito di NA+ e K+) e della sua concentrazione nella soluzione circolante, nonché del pH della soluzione circolante (adsorbimento inferiore a pH basso).
La sostanza organica incrementa la CSC del suolo molto più di quanto siano in grado di fare le argille. Ad agire in questo senso è soprattutto la sostanza organica stabile, altamente umificata. Gli acidi umici e fulvici contenuti in questa frazione della sostanza organica sono in grado infatti di esercitare un’azione chelante nei confronti degli ioni presenti nella soluzione circolante e di veicolarli verso le radici delle piante, favorendone l’assorbimento e riducendo i fenomeni di perdite.
I fenomeni di degrado dei suoli, in forte aumento, sono sistematicamente legati alla perdita di sostanza organica stabile (humus), determinata principalmente da pratiche di agricoltura intensiva associate agli effetti del cambiamento climatico.
Ne consegue che i suoli degradati presentano, tra le varie criticità, anche quella di una ridotta Capacità di Scambio Cationico, che deprime la loro capacità di sostenere le esigenze nutrizionali delle colture. In tale contesto, la somministrazione di concimi minerali è una pratica a bassa efficienza e ad alto impatto ambientale, a causa delle forti perdite di elementi nutritivi non assorbiti dalle colture. L’adozione di pratiche rigenerative invece, tra cui l’uso di fertilizzanti organici e organo-minerali, consente di combattere i fenomeni di degrado.
I suoli coltivati, a maggior ragione se degradati, beneficiano in maniera concreta dell’uso di fertilizzanti organici e organo-minerali capaci di apportare sostanze umiche al suolo, se prodotti a partire da matrici organiche di qualità.
Per questo motivo tutte le matrici organiche impiegate nella formulazione dei fertilizzanti Agribios sono altamente umificate, grazie al lungo processo di fermentazione naturale lenta che precede il loro impiego e che favorisce l’aumento del loro contenuto in acidi umici e fulvici.
Fumier Sulfer deriva dalla intima e omogenea miscela di letame umificato, proteine animali parzialmente idrolizzate, Zolfo micronizzato, Magnesio solubile e solfato ferroso eptaidrato. Gli acidi umici presenti nel letame umificato si legano, tramite i legami carbossilici e fenolici, al Ferro bivalente (ione ferroso, Fe++) con formazione di umati di ferro. La chelazione rende poi disponibile il ferro attraverso il complesso ciclo della materia organica. Fumier Sulfer è il concime ideale per tutte le colture avide di Ferro, Magnesio e Zolfo come gli ortaggi (spinaci, bietole e lattuga) e le piante ornamentali. Inoltre, è ideale per le piante arboree quali kiwi, ciliegio e vite. Il pH acido del prodotto e il contenuto in Zolfo favoriscono l’acidificazione del suolo.
Fertilsoil è un inoculo di funghi micorrizici, appositamente studiato per migliorare la fertilità microbica del suolo. Realizzato con le migliori sostanze organiche umificate, Fertilsoil contiene uno specifico consorzio microbico autoctono, selezionato a partire da terreni fertili coltivati. La sua attività primaria è quella di elevare la fertilità dei suoli stanchi grazie all’azione dei microrganismi aggiunti, caratterizzati da specifiche attività quali l’azotofissazione, la solubilizzazione del Fosforo, la produzione di siderofori e la produzione di acido indolacetico. I microrganismi, la sostanza organica distribuita e gli acidi umici apportati naturalmente, promuovono un microbiota ideale e la fertilità microbica.
Humotech è un ammendante organico 100% naturale, sostitutivo del letame, prodotto a partire da una miscela di letami selezionati di origine bovina ed equina. Le matrici organiche utilizzate vengono sottoposte a un ciclo di fermentazione e umificazione di lunga durata, per aumentare il contenuto di acidi umici e fulvici naturalmente presenti. Gli acidi umici agiscono sulle proprietà fisico meccaniche del suolo (ritenzione idrica, sofficità, permeabilità), sulle proprietà chimiche (capacità di scambio cationico e chelazione di vari elementi). Gli acidi umici agiscono inoltre sul potere tampone del terreno ed esercitano importanti proprietà fitostimolanti sulle colture. Humotech inoltre contiene zeoliti naturali che interagiscono con la Capacità di Scambio Cationico del suolo migliorando la disponibilità degli elementi nutritivi sia contenuti nel terreno che apportati con le concimazioni.
Concimi organici
Concimi con microrganismi utili
Concimi organici
